XXXX基因突变和基因重组染色体变异.pptx
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1、第一讲第一讲:生物的变异生物的变异20152015备考备考最新考纲:最新考纲:1.1.基因重组及其意义基因重组及其意义()()。2.2.基因突变的特征和原因基因突变的特征和原因()()。3.3.染色体结构变异和数目变异染色体结构变异和数目变异()()。4.4.实验:低温诱导染色体加倍。实验:低温诱导染色体加倍。基因突变和基因重组基因突变和基因重组第一部分第一部分表现型表现型基因型基因型环境条件环境条件不可遗传的变异不可遗传的变异(改变)(改变)(改变)(改变)(改变)(改变)基因突变基因突变基因重组基因重组染色体变异染色体变异可遗传的变异可遗传的变异(仅环境条件改变)(仅环境条件改变)基因突变
2、基因突变一:生物的变异一:生物的变异不遗传的变异不遗传的变异可遗传的变异可遗传的变异 基因重组基因重组染色体变异染色体变异由于环境因素影响,遗传物质没有改变由于环境因素影响,遗传物质没有改变生殖细胞内遗生殖细胞内遗传物质的改变传物质的改变所有生物都可通过基因突变产生新基因,使本物种基因库增加所有生物都可通过基因突变产生新基因,使本物种基因库增加“原原始材料始材料”,促进生物进化发展;,促进生物进化发展;基因重组和染色体变异是真核生物基因重组和染色体变异是真核生物特有的。特有的。基因突变基因突变-生物变异的根本来源,也是生物生物变异的根本来源,也是生物变异的主要来源。变异的主要来源。基因突变实例
3、基因突变实例-镰刀型细胞贫血症镰刀型细胞贫血症正常圆饼型的红细胞正常圆饼型的红细胞异常镰刀状的红细胞异常镰刀状的红细胞脯氨酸脯氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸谷氨酸脯氨酸脯氨酸缬氨酸缬氨酸谷氨酸谷氨酸 mRNAmRNAGUAGAACTTGAADNADNACATGTA根本原因根本原因直接原因直接原因 镰镰刀刀型型细细胞胞贫贫血血症症是是由由碱碱基基对对被被替替换换引引起起的的一一种种遗遗传传病病,是是由由于于基基因因的的分分子子结结构构发发生了改变产生的。生了改变产生的。增增添添缺缺失失替替换换DNADNA分子中发生分子中发生碱基对碱基对的的 、和和 ,而引起的而引起的 的改变。的改变。替换替换增添增添缺
4、失缺失基因结构基因结构1 1、基因突变的概念、基因突变的概念2 2、基因突变的类型:、基因突变的类型:请思考:请思考:由于碱基对的改变,是否一定会引起蛋白质的改变?由于碱基对的改变,是否一定会引起蛋白质的改变?3 3、基因突变发生的时期:、基因突变发生的时期:A A有丝分裂间期(体细胞)有丝分裂间期(体细胞)B B减数第一次分裂间期(生殖细胞)减数第一次分裂间期(生殖细胞)但一般不能传给后代但一般不能传给后代可以通过受精作用直接传给后代可以通过受精作用直接传给后代特别注意:特别注意:1 1、基因突变主要发生于有丝分裂间期和减数第一次分裂间、基因突变主要发生于有丝分裂间期和减数第一次分裂间期,实
5、际上可以发生于有丝分裂和减数分裂的各个时期。期,实际上可以发生于有丝分裂和减数分裂的各个时期。2 2、基因突变不改变染色体上、基因突变不改变染色体上基因的数量基因的数量,只改变基因的,只改变基因的内内部结构部结构,使一个基因变成它的等位基因(,使一个基因变成它的等位基因(AaAa或或aAaA)。)。外因外因物理因素:物理因素:化学因素:化学因素:生物因素:生物因素:紫外线紫外线X X射线射线其它各种辐射其它各种辐射亚硝酸亚硝酸 碱基类似物碱基类似物4 4、基因突变发生的原因?、基因突变发生的原因?病毒病毒内因内因DNADNA分子复制错误分子复制错误 DNADNA碱基组成改碱基组成改变变特别特别
6、提醒:提醒:无丝分裂、原核生物的二分裂及病毒无丝分裂、原核生物的二分裂及病毒DNADNA复制时均可发生基因突复制时均可发生基因突变。变。基因突变不改变染色体上基因的数量,只改变基因的结构,即基因突变不改变染色体上基因的数量,只改变基因的结构,即由由AaAa或或aAaA,而,而A A、a a的本质区别是其基因分子结构发生了改变,的本质区别是其基因分子结构发生了改变,即基因中脱氧核苷酸种类、数量、排列顺序发生了改变。即基因中脱氧核苷酸种类、数量、排列顺序发生了改变。5 5、基因突变的结果、基因突变的结果基因突变的结果基因突变的结果往往往往使一个基因变成它的使一个基因变成它的等位基因等位基因,即产生
7、即产生了新的基因了新的基因.6 6、基因突变有什么特点:、基因突变有什么特点:在生物界普遍存在;在生物界普遍存在;基因突变发生的时期与突变性状在生物体的表现部位及范围大小有基因突变发生的时期与突变性状在生物体的表现部位及范围大小有没有关系?没有关系?突变发生的时间越早,表现突变的部分越多,突变发生的时期突变发生的时间越早,表现突变的部分越多,突变发生的时期越晚,表现突变的部分越少。越晚,表现突变的部分越少。基因突变发生在生物个体发育的什么时期?基因突变发生在生物个体发育的什么时期?哪些细胞能发生基因突变?哪些细胞能发生基因突变?任何时期任何时期主要是分裂间期的细胞主要是分裂间期的细胞有有 突变
8、率低突变率低 在生物体内随机发生在生物体内随机发生大多数突变是有害的大多数突变是有害的任何一种生物都是长期自然选择的结果,也是长期进化的产物。它任何一种生物都是长期自然选择的结果,也是长期进化的产物。它们们 与环境取得了高度的协调。与环境取得了高度的协调。基因突变是不定向的基因突变是不定向的等位基因是如何产生的?等位基因是如何产生的?基因突变基因突变根据对性状类型的影响,可将基因突变分为根据对性状类型的影响,可将基因突变分为显性突变:显性突变:a-Aa-A隐性突变:隐性突变:AaAa根据诱变时的状态,可将基因突变分为根据诱变时的状态,可将基因突变分为自然突变:在自然状态下发生的基因突变自然突变
9、:在自然状态下发生的基因突变诱发突变:在人工条件下诱发的突变。诱发突变:在人工条件下诱发的突变。也叫也叫“人工诱变人工诱变”。7 7、基因突变分类:、基因突变分类:若突变性状为优良性状,若突变性状为优良性状,如何获得纯种?如何获得纯种?(1)(1)基因突变改变生物性状:基因突变改变生物性状:基因突变引起密码子改变,最终表现为蛋白质的功能改变,从基因突变引起密码子改变,最终表现为蛋白质的功能改变,从而影响生物的性状,如镰刀型细胞贫血症。而影响生物的性状,如镰刀型细胞贫血症。(2)(2)基因突变不改变生物性状基因突变不改变生物性状突变发生在基因的突变发生在基因的非编码区域非编码区域。若该亲代若该亲
10、代DNADNA上某个碱基对发生改变产生的是一个上某个碱基对发生改变产生的是一个隐性基因隐性基因,并将该隐性基因传给子代,而子代为杂合子,则隐性性状不会并将该隐性基因传给子代,而子代为杂合子,则隐性性状不会表现出来。表现出来。根据根据密码子的简并性密码子的简并性,有可能翻译出相同的氨基酸。,有可能翻译出相同的氨基酸。性状表现是遗传物质和环境因素共同作用的结果,但在性状表现是遗传物质和环境因素共同作用的结果,但在某些某些环境条件下,基因改变了可能并不会在性状上表现出来。环境条件下,基因改变了可能并不会在性状上表现出来。(3)(3)基因突变对后代性状的影响基因突变对后代性状的影响基因突变发生在体细胞
11、有丝分裂过程中,突变可基因突变发生在体细胞有丝分裂过程中,突变可通过无性生通过无性生殖传给后代殖传给后代,但,但不会通过有性生殖不会通过有性生殖传给后代。传给后代。基因突变发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中,可能基因突变发生在精子或卵细胞形成的减数分裂过程中,可能通过有性生殖传给后代。通过有性生殖传给后代。生殖细胞的突变率一般比体细胞的突变率高,这是因为生殖生殖细胞的突变率一般比体细胞的突变率高,这是因为生殖细胞在减数分裂时对外界环境变化更加敏感。细胞在减数分裂时对外界环境变化更加敏感。8 8、基因突变对性状的影响:、基因突变对性状的影响:9 9、基因突变的意义、基因突变的意义2 2、是生
12、物、是生物变异变异的根本来源的根本来源3 3、是生物、是生物进化进化的原始材料的原始材料 1 1、是、是新基因新基因产生的途径产生的途径特别提醒:特别提醒:(1)(1)可遗传的变异可遗传的变异遗传给后代遗传给后代。例如,基因突变一定是可遗传的变异,但若发生在体细胞中,一例如,基因突变一定是可遗传的变异,但若发生在体细胞中,一般不会通过有性生殖遗传给后代,若发生在生殖细胞中可以遗传。般不会通过有性生殖遗传给后代,若发生在生殖细胞中可以遗传。(2)(2)环境因素引起的变异环境因素引起的变异不可遗传的变异不可遗传的变异。单纯由环单纯由环境引起的变异,遗传物质并未发生改变的才是不可遗传境引起的变异,遗
13、传物质并未发生改变的才是不可遗传变异。变异。例射线、太空环境、化学诱变剂等引起的一般会导致遗传物质的例射线、太空环境、化学诱变剂等引起的一般会导致遗传物质的改变,属于可遗传变异;而水、肥、阳光、温度、激素或手术处改变,属于可遗传变异;而水、肥、阳光、温度、激素或手术处理引起的性状改变,遗传物质不改变,属于不可遗传变异。例生理引起的性状改变,遗传物质不改变,属于不可遗传变异。例生长素处理得到无子果实;赤霉素处理使植株长高长素处理得到无子果实;赤霉素处理使植株长高(tt(tt矮秆长高后矮秆长高后基因型仍为基因型仍为tt)tt);多指切除后变成正常指;多指切除后变成正常指(基因型仍为基因型仍为TTT
14、T或或Tt)Tt);骨髓移植治疗血友病骨髓移植治疗血友病(血型可以改变,但精卵原细胞基因型不变血型可以改变,但精卵原细胞基因型不变)。(3)(3)不同生物可遗传变异的来源:病毒和原核生物的可不同生物可遗传变异的来源:病毒和原核生物的可遗传变异只有一种:基因突变。真核生物的可遗传变异遗传变异只有一种:基因突变。真核生物的可遗传变异来源有:基因突变、基因重组、染色体变异来源有:基因突变、基因重组、染色体变异1 1、4 4个与基因突变有关的易错点个与基因突变有关的易错点(1)(1)无丝分裂、原核生物的二分裂及病毒无丝分裂、原核生物的二分裂及病毒DNADNA复制时均可发生基因复制时均可发生基因突变。突
15、变。(2)(2)基因突变一定会导致基因结构的改变,但却不一定引起生物性基因突变一定会导致基因结构的改变,但却不一定引起生物性状的改变。状的改变。(3)(3)基因突变的利害性取决于生物生存的环境条件。如昆虫突变产基因突变的利害性取决于生物生存的环境条件。如昆虫突变产生的残翅性状在陆地上为不利变异,而在多风的岛屿上则为有利生的残翅性状在陆地上为不利变异,而在多风的岛屿上则为有利变异。变异。易错警示!易错警示!2 2验证生物变异是基因突变还是环境影响:验证生物变异是基因突变还是环境影响:一般不用杂交。可以把突变植株与原始亲本种植在相同的环境条一般不用杂交。可以把突变植株与原始亲本种植在相同的环境条件
16、下,观察比较两者的表现型是否相同,若相同则说明变异是件下,观察比较两者的表现型是否相同,若相同则说明变异是由环境引起的。由环境引起的。3 3、基因突变就是、基因突变就是“DNA“DNA中碱基对的增添、缺失、替换中碱基对的增添、缺失、替换”基因突变基因突变DNADNA中碱基对的增添、缺失、替换中碱基对的增添、缺失、替换基因是有遗传效应的基因是有遗传效应的DNADNA片段,不具有遗传效应的片段,不具有遗传效应的DNADNA片段片段也可发生碱基对的改变。也可发生碱基对的改变。有些病毒有些病毒(如如SARSSARS病毒病毒)的遗传物质是的遗传物质是RNARNA,RNARNA中碱基的增中碱基的增添、缺失
17、、改变引起病毒性状变异,广义上也称基因突变。添、缺失、改变引起病毒性状变异,广义上也称基因突变。4 4、基因突变只发生在分裂间期、基因突变只发生在分裂间期 引起基因突变的因素分为外部因素和内部因素。外部因素对引起基因突变的因素分为外部因素和内部因素。外部因素对DNADNA的损伤不仅发生在间期,而是在各个时期都有;另外,外的损伤不仅发生在间期,而是在各个时期都有;另外,外部因素还可直接损伤部因素还可直接损伤DNADNA分子或改变碱基序列,并不是通过分子或改变碱基序列,并不是通过DNADNA的复制来改变碱基对,所以基因突变不只发生在间期。的复制来改变碱基对,所以基因突变不只发生在间期。5 5、将基
18、因突变的结果、将基因突变的结果“产生新基因产生新基因”与与“产生等位基因产生等位基因”混淆混淆 不同生物的基因组组成不同,病毒和原核细胞的基因组结构简不同生物的基因组组成不同,病毒和原核细胞的基因组结构简单,基因数目少,而且一般是单个存在的,不存在等位基因。单,基因数目少,而且一般是单个存在的,不存在等位基因。因此,真核生物基因突变可产生它的等位基因,而原核生物和因此,真核生物基因突变可产生它的等位基因,而原核生物和病毒基因突变产生的是一个新基因。病毒基因突变产生的是一个新基因。基因重组基因重组-生物变异的重要来源,是生物多生物变异的重要来源,是生物多样性的重要原因之一样性的重要原因之一.1
19、1、概念、概念:在生物进行在生物进行有性生殖有性生殖过程中过程中,控制不同性状控制不同性状的的基因的重新组合基因的重新组合.2 2、类型、类型:3 3、意义、意义:通过有性生殖实现基因重组通过有性生殖实现基因重组为生物变异提供了极其丰富的来源为生物变异提供了极其丰富的来源是生物多样性的重要原因之一是生物多样性的重要原因之一.基因的自由组合基因的自由组合:基因的交叉互换基因的交叉互换:非同源染色体上的非等位基因的自由组合非同源染色体上的非等位基因的自由组合同源染色体上非姐妹染色体之间发生局部互换同源染色体上非姐妹染色体之间发生局部互换.基因工程基因工程:注意:现代基因重组的内涵已经扩大!注意:现
20、代基因重组的内涵已经扩大!特别提醒:特别提醒:(1)(1)受精过程中未进行基因重组。受精过程中未进行基因重组。(2)(2)亲子代之间差异主要是基因重组造成的。亲子代之间差异主要是基因重组造成的。(3)(3)基因重组只能产生新基因型和重组性状,不能产生新基因和基因重组只能产生新基因型和重组性状,不能产生新基因和新性状。新性状。比较项目比较项目基因突变基因突变基因重组基因重组定义定义时期时期类型类型结果结果意义意义应用应用碱基对的碱基对的替换、增添或替换、增添或缺失缺失而引起的而引起的基因结构基因结构的改变的改变有性生殖有性生殖过程中,过程中,控制不同性状的控制不同性状的基因重基因重新组合新组合分
21、裂间期复制过程分裂间期复制过程减减前期、后期前期、后期自然突变、诱发突变自然突变、诱发突变MM后期随机重组、后期随机重组、MIMI前前期交换重组、基因工程期交换重组、基因工程产生新基因产生新基因产生新的基因型产生新的基因型生物进化的根本来源生物进化的根本来源形成生物多样性的重要形成生物多样性的重要原因之一原因之一诱变育种诱变育种杂交育种杂交育种4 4、基因突变和基因重组的比较、基因突变和基因重组的比较1 1、基因突变的原因是:、基因突变的原因是:A.A.染色体上的染色体上的DNADNA变成了蛋白质变成了蛋白质 B.B.染色体上的染色体上的DNADNA变成了变成了RNARNA C.C.染色体上的
22、染色体上的DNADNA减少了或增多了减少了或增多了 D.D.染色体上的染色体上的DNADNA结构发生了局部改变结构发生了局部改变巩固基础、快速答题巩固基础、快速答题2 2、在一个在一个DNADNA分子中如果插入了一个碱基对,则分子中如果插入了一个碱基对,则 A.A.不能转录不能转录 B.B.不能翻译不能翻译 C.C.在转录时造成插入点以前的遗传密码改变在转录时造成插入点以前的遗传密码改变 D.D.在转录时造成插入点以后的遗传密码改变在转录时造成插入点以后的遗传密码改变3.3.下列关于自然突变的叙述错误的是下列关于自然突变的叙述错误的是 A A自然突变的频率低自然突变的频率低 B B自然突变只产
23、生在个别生物个别基因自然突变只产生在个别生物个别基因 C C自然突变是不定向的,一般是有害的自然突变是不定向的,一般是有害的 D D基因突变是变异的主要来源,是生物进基因突变是变异的主要来源,是生物进 化的重要因素之一化的重要因素之一4 4、在一个种群中发现两种突变的性状,其中、在一个种群中发现两种突变的性状,其中A A种群性状无论繁殖几种群性状无论繁殖几代都不变,而代都不变,而B B种突变性状繁殖到第三代又有种突变性状繁殖到第三代又有37.5%37.5%的性状回复到原的性状回复到原来的性状,以上来的性状,以上A A、B B突变分别属于()突变分别属于()A A隐性突变和显性突变隐性突变和显性
24、突变 B B人工诱变和染色体变异人工诱变和染色体变异C C显性突变和隐性突变显性突变和隐性突变 D D都是隐性突变或者都是显性突变都是隐性突变或者都是显性突变A2、野生果蝇约有、野生果蝇约有0.1%的突变个体是宇宙辐射引起的,这种突变为的突变个体是宇宙辐射引起的,这种突变为A隐性突变隐性突变B显性突变显性突变C诱发突变诱发突变D自然突变自然突变D5 5、某种群中发现一突变性状,连续培养三代才选出能稳定遗传的、某种群中发现一突变性状,连续培养三代才选出能稳定遗传的纯合突变类型,该突变为纯合突变类型,该突变为 ()A A显性突变(显性突变(dDdD)B B隐性突变隐性突变(Dd)(Dd)C C显性
25、突变和隐性突变显性突变和隐性突变 D D人工诱变人工诱变A6 6育种专家在稻田中发现一株十分罕见的育种专家在稻田中发现一株十分罕见的“一秆双穗一秆双穗”植株,经鉴植株,经鉴定该变异性状是由基因突变引起的。下列叙述正确的是定该变异性状是由基因突变引起的。下列叙述正确的是()A A这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的这种现象是由显性基因突变成隐性基因引起的B B该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体该变异株自交可产生这种变异性状的纯合个体C C观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置观察细胞有丝分裂中期染色体形态可判断基因突变发生的位置D D将该株水稻的花粉离体培养后即可获得稳
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